JP2732982B2 - 画像読み取り方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線写真フイルムにお
ける画像の読み取り方法及び読み取り装置に関するもの
である。更に詳細には、本発明は、被検骨のＸ線写真フ
イルムを用いて骨形態等の計測を行う際等における標準
物質と共に撮影された被検物のＸ線写真フイルムの画像
読み取りにおいて、特に標準物質に関する画像の読み取
りを改善したものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線写真フイルムの画像読み取りの代表
的な例として、被検骨にＸ線照射して得られたＸ線写真
フイルムを用いてそのフイルムにおける影像の濃淡をマ
イクロデンシトメーターにより測定して骨計測を行うＤ
Ｍ法（「骨代謝」第１３巻、１８７―１９５頁（１９８
０年）、「骨代謝」第１４巻、９１―１０４頁（１９８
１年）等参照）がある。

【０００３】ＭＤ法は、骨折の診断等のための装置とし
て広く普及しているＸ線像の撮影装置を用いて容易に得
られるＸ線写真フイルムを用いる点で採用しやすく、次
第に広く普及してきている。

【０００４】これまでのＭＤ法による骨計測は以下のよ
うに手作業による部分が多かった。即ち被検骨にＸ線を
照射して得られたＸ線写真フイルムを用いて、まずフイ
ルムにおける骨の影像については手作業で、ＭＤ法によ
る骨計測に必要な基準ポイントを定め、更にその基準ポ
イントを用いて定められた方式により骨計測を詳細に行
う部位（例えば第II中手骨の長軸の中間点での横断線上
の部位）を選定する。次いでその選定された部位に対し
てマイクロデンシトメーターを走査させながら、その部
位に光を照射して得られる透過光の強度を測定し、その
走査された部位に対応した透過光の強度又は吸光度の線
図を所定のチャート紙上に記載させる。更に被検骨と共
にＸ線撮影されたアルミニウム製の階段状標準物質（以
下アルミ階段という）のフイルムにおける影像の縦断線
上にマイクロデンシトメーターを走査させて、得られた
透過光の強度又は吸光度の線図についてもチャート紙に
記載させる。かくして得られたチャート紙上における被
検骨に関する吸光度とアルミ階段に関する吸光度の各々
の線図を、デジタイザーを用いてコンピューターに入力
し、各点で被検骨の吸光度をアルミ階段の段数に変換す
る。このようにして変換されて得られた図を用いて、対
象部位での骨形態を表わす種々の指標がコンピューター
内で計算されて、計算結果が出力される。

【０００５】最近になって、本発明者等を含む発明者ら
は透過光量の検知をＣＣＤ（chargecoupled device ）
により行う方式を採用したＸ線写真フイルム画像の自動
読み取り装置を提案している（特開平３―２３１６５３
号公報参照）。かかるＸ線写真フイルムの読み取りにお
ける階段状標準物質（アルミ階段）についての画像の読
み取りには、Ｘ線写真フイルムにおける標準物質の端部
に相当する位置を正確に求めて、その位置を基準として
標準物質の厚みとそこでの透過光量の対応関係を求めよ
うとする方式が含まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術におい
ては、階段上標準物質の各段について正確な透過光量を
示す位置の決定が困難な場合が多く、結果的に各段の厚
みとそれについての透過光量の対応関係が正確に把握で
きないことになりがちであった。さらに言うならば、Ｘ
線撮影時において、Ｘ線の放射状の拡散の影響による階
段像の広がりがあったりした場合に全範囲での各段につ
いての画像が不鮮明になったり各段のピッチが所定の値
にならなかったりして、各段での透過光量の正確な読み
取りが困難になっていた。

【０００７】本発明は、かかる従来技術における問題点
を解決して、種々の条件で撮影されたＸ線写真フイルム
において、各階段のエッジの位置をより正確に把握し
て、結果的に各段に対応した透過光量を正確に求めるこ
とを可能にせんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するために鋭意研究した結果、Ｘ線写真フイル
ムにおける階段状標準物質の像についての各段のエッジ
位置をより正確に求める特有の構成を採用することが非
常に有効であることを見い出し、本発明に到達したもの
である。

【０００９】即ち本発明は、厚さが階段状に変化してい
る標準物質と共に撮影された被検物のＸ線写真フイルム
に光を照射して得られる透過光量を用いて該フイルムに
おける画像の読み取りを行う方法において、該標準物質
の画像に関して該標準物質の厚さが変化している主走査
方向についての透過光量を読み取り、該標準物質の階段
のエッジに関して所定の条件を満たしたエッジ候補の位
置を求め、該エッジ候補に位置から各段のエッジ間隔Ｐ
ｉを求めて得られた各エッジ間隔Ｐｉの平均値Ｐａを算
出し、エッジ候補の位置が検出できなかった領域につい
て、該平均値Ｐａをピッチとしてエッジ位置を推定し、
該エッジ候補及び推定したエッジの位置の各エッジ間の
領域における所定の位置での透過光量を対応した段につ
いての透過光量の値として採用することを特徴とした画
像読み取り方法を提供するものである。

【００１０】かかる本発明には、該標準物質の画像に関
する該主走査方向についての透過光量の読み取りが、該
主走査方向と直角をなす副走査方向にずれた複数の主走
査ラインに沿って透過光量を測定し、得られたデータを
副走査方向に平均化した値を該主走査方向についての透
過光量の読み取りデータとするものである画像読み取り
方法が含まれる。

【００１１】さらに本発明の画像読み取り方法には、所
定の条件を満たしたエッジ候補を求める際に、主走査方
向についての透過光量の読み取りデータを主走査方向に
移動平均して１回差分を取り、該１回差分値が所定の範
囲にある領域においてさらに２回差分を求めその符号が
変化した位置を該エッジ候補位置として認識するもので
ある画像読み取り方法が含まれる。

【００１２】また本発明は、厚さが階段状に変化してい
る標準物質と共に撮影された被検物のＸ線写真フイルム
に照射する光を発生するための光発生手段と、該Ｘ線写
真フイルムからの透過光量を検知するための検知手段と
を有したＸ線写真フイルムの画像読み取り装置におい
て、該標準物質の画像に関して該標準物質の厚さが変化
している主走査方向についての透過光量を読み取る手段
と、その読み取られた透過光量から該標準物質の階段の
エッジに関して所定の条件を満たしたエッジ候補の位置
を求める手段と、該エッジ候補の位置から各段のエッジ
間隔Ｐｉを求めその平均値Ｐａを算出する手段と、エッ
ジ候補の位置が検出できなかった領域について該平均値
Ｐａをピッチとしてエッジ位置を推定する手段と、該エ
ッジ候補位置及び推定したエッジ位置の各エッジ間の領
域における所定の位置での透過光量を対応した各段につ
いての透過光量の値として求める手段を有したことを特
徴とする画像読み取り装置を提供するものである。

【００１３】以下に、かかる本発明について、必要に応
じて図面を用いながら、更に詳細に説明する。

【００１４】本発明における被検物の例としては、人間
の骨の発育状態、老化度の確認、又は骨粗鬆症、骨軟化
症等の骨病変の種類の範囲はその症状の進行度、治療時
の効果の確認等の種々の骨計測を行う場合に必要とされ
る被検骨があげられる。その他被検物としては、Ｘ線写
真フイルムを介して、標準物質の厚みに換算して評価す
ることが必要なものであれば、いかなるものであっても
よい。被検骨としては、ある程度鮮明な陰影度を有した
Ｘ線写真フイルムが得られるものであればよいが、通常
は軟部組織部の層が薄く平均化している部分が望まし
い。更に具体的には手骨及び上腕骨、撓骨、尺骨、大腿
骨、脛骨、腓骨等の長骨などがあげられ、なかでも第II
中手骨が実用上好適である。その他海線骨の例として
は、踵骨、脊椎、長骨の骨端部などがあげられるが、中
でも踵骨が実用上好適である。

【００１５】厚さが階段状に変化している標準物質とし
ては、通常アルミ階段が用いられる。

【００１６】手骨についてアルミ階段と共にＸ線撮影を
行って得られたＸ線写真フイルムを例示したものが図１
である。同図において、１がＸ線写真フイルムであり、
２がアルミ階段についての像であり、３，４が各々右
手、左手についての像であり、５が第II中手骨の部分を
示すものである。尚同図における２のアルミ階段の像の
上端が最薄部であり下端が最厚部である。

【００１７】図２は、かかるＸ線写真フイルムの自動読
み取り装置の一例を模式的に示したものであって、２０
がＸ線写真フイルムであり、２１が右手の骨の影像を示
しており、２２が帯状光源であり、２３が密着イメージ
センサーであり、２４がフイルム走行用のローラーを示
している。

【００１８】本発明の画像読み取り方法は図３に模式的
に示す如く、（ｉ）例えば右側中央部でのみ鮮明に得ら
れたアルミ階段の像（ａ）に関して左端部から右端部の
方へのまたはその逆方向の主走査方向についての透過光
量を読み取り、（ii）その透過光量Ｉと主走査方向との
関係を表わした（ｂ）のようにアルミ階段の各段のエッ
ジに関して鮮明な像が得られていて所定の条件を満たし
たエッジ候補なるものを選定して各エッジ候補の位置を
求め、それらのエッジ候補位置からエッジ間隔Ｐｉを求
めさらにそれらの平均値Ｐａを求め、（iii ）（ｃ）に
示した如く像が不鮮明でエッジ候補が得られなかった領
域についてはＰａをピッチとしてエッジ候補位置が求め
られた領域から延長してエッジ位置を推定して求め、
（iv）エッジ候補位置及び推定エッジ位置で定まった各
段のエッジ間の領域での所定位置における透過光量を求
め、かくして得られた透過光量を各段についての透過光
量値として採用することを特徴としている。

【００１９】この場合の図３の（ｂ）の如き主走査方向
についての透過光量の読み取り値として、主走査方向と
直角をなす副走査方向にずれた複数の種走査ラインに沿
って得られた透過光量値を副走査方向に平均化した値を
採用したフィルター処理を施すことが、読み取り精度を
高める上で有効である。

【００２０】さらに、図３の（ｂ）におけるようにエッ
ジ候補位置の求め方としては、主走査方向についての透
過光量の読み取りデータを、主走査方向に移動平均して
１回差分を求め、その１回差分値が例えば一定値よりも
高いエッジ候補についてのみ２回差分を求め、その２回
差分値の符号が変化した位置をエッジ候補位置として認
識する方式が効率的かつ精度よくエッジ位置が求められ
るので有利である。

【００２１】また図３の（ｃ）に示される如く、アルミ
階段の全画像領域においてエッジ位置が決定された後
に、各々のエッジ間の領域におけるその段の部分に対応
した透過光量を求める方式としては、両エッジ位置の中
央での透過光量を求めてもよいが、エッジ部でのフリン
ジ効果やボーダー効果（参考文献 日本写真学会編「写
真工学の基礎」（銀塩写真編）コロナ社ｐ３３５―ｐ３
３７）を考慮して、例えば低い階段と高い階段でいくつ
かの画素を除いたうえでの中央部の透過光量を求める方
（図４参照）がより正確な値が得られやすく有利であ
る。

【００２２】かかる本発明の画像読み取り方法の特徴
を、ブロックダイアグラムで例示すると図５の如くな
る。即ち図５は、副走査方向にずれた３２本の主走査ラ
インに沿ってアルミ階段の像に関する透過光量のデータ
を求め１６個のデータを平均化して１本の主走査ライン
のデータとするフィルター処理を行ってデータ中のノイ
ズ等を除去し、１回差分及び２回差分の計算処理を行っ
て、エッジ候補を検出してそのエッジ候補の位置を求
め、次いで各ピッチＰｉを求めたうえで平均ピッチＰａ
を計算し、さらにエッジ候補として検出できなかった段
についてのエッジ位置を平均ピッチＰａを用いて推定に
より決定した後、各エッジ間での所定位置における透過
光量のデータを平均化することによりその段の透過光量
を計算することからなるものである。

【００２３】尚、本発明の画像読み取り方法において、
さらに、フイルムにおける標準物質の厚い方の端部周辺
の影像にあらかじめ定められた低い光量Ｌ₀ の光を照射
してその透過光量を測定することによって、フイルムに
おける標準物質の厚い方の最端部（エッジ）を検出し、
次いで光量Ｌ₀ よりも高い所定の光量Ｌの光を照射しな
がら標準物質についての像に関する透過光量を測定する
ことによって、標準物質の厚さと階調との関係を求める
構成も具備させることが、読み取り精度を高めるうえで
有効である。

【００２４】即ち、標準物質のエッジ検出を行う際に標
準物質や被検物の画像を読み取る場合に照射する光量Ｌ
よりも低い光量Ｌ₀ の光でフイルムにおけるエッジ周辺
部に照射してエッジの影像を読み取るものであって、図
６がその具体例をブロック図で示したものである。尚同
図では、まず平均化によるフィルター処理がなされる例
を示す。

【００２５】光量Ｌ₀ をあらかじめ設定する具体的手法
としては、例えばフイルムなしの状態で光源からの光の
照射とＣＣＤを用いた光量の検知を行いながら帯状光源
の点燈時間を変えることによってＣＣＤの飽和レベルの
９０〜９５％程度に調整する方法があげられる。

【００２６】尚、光量Ｌを設定する具体的方法として
は、例えば特願平１―１３２６７０に開示される如く、
Ｘ線写真フイルムの状態等に応じて骨計測を精度よく行
えるように調整する手段を用いて設定する方法があげら
れる。

【００２７】例えば、図１における影像２で、その上下
方向に沿った中心線等の直線をｘ軸とし、ｘ軸がフイル
ム１の下端部とまじわる点をＯとし、上方向に向ってｘ
の値が大きくなる一次軸を想定してみる。光量Ｌ₀ を用
いて得られたｘ軸に沿った透過光量Ｉとｘの関係を記憶
手段に記憶させ、コンピューターを用いてｘについて５
〜１０画素の範囲のα当たりの平均透過光量Ｉ（ｘ）を
各ｘについて演算する。

【００２８】このようにして得られたＩ（ｘ）を用い
て、１０〜２０画素の範囲の増分に対するその差分値Ｄ
＝Ｉ（ｘ＋β）−Ｉ（ｘ）を各ｘについて演算する。こ
のＤの値が最大となる即ち最大ピークのポイントをアル
ミ階段の最大厚み端のエッジとして認識することができ
る。

【００２９】これらをまとめて採用した本発明の好まし
い画像読み取り方法の実施態様を例示すると図７の如く
なる。

【００３０】本発明の画像読み取り装置は、前記の如き
読み取り方法を実施するに適した装置であって、該標準
物質の画像に関して該標準物質の厚さが変化している主
走査方向についての透過光量を読み取る手段と、その読
み取られた透過光量から該標準物質の階段のエッジに関
して所定の条件を満たしたエッジ候補の位置を求める手
段と、該エッジ候補の位置から格段のエッジ間隔Ｐｉを
求めその平均値Ｐａを算出する手段と、エッジ候補の位
置が検出できなかった領域について該平均値Ｐａをピッ
チとしてエッジ位置を推定する手段と、該エッジ候補位
置及び推定したエッジ位置の各エッジ間の領域における
所定の位置での透過光量を対応した格段についての透過
光量の値として求める手段を有したことを特徴とするも
のである。

【００３１】かかる透過光量読み取り手段の具体例とし
ては、図２に示される如くＬＥＤ（1ight emitting dio
de）なる帯状光源とＣＣＤなるラインセンサーを組み合
わせたものがあげられる。さらに具体的には、ライセン
サー（ＣＣＤ）をフイルム移動方向に直角に並べて、Ｘ
線写真フイルムの上面又は下面から帯状光源（ＬＥＤ）
によりフイルムを照射し、その透過光をラインセンサー
上に焦点を結ぶように配置したロッドレンズにより集光
し、そのＸ線フイルム濃度に応じた透過光の強度等の信
号を得るようにすると同時に、ライセンサー及び帯状光
源と直角方向に微少移動することのできるパルスモータ
を用いた微少フイルム走行手段を具備したものがあげら
れる。

【００３２】また本発明の画像読み取り装置におけるエ
ッジ候補位置を求める手段の具体例としては、上記読み
取り手段によって読み取られたアルミ階段の像について
の透過光量のデータを記憶し、必要に応じて副走査方向
にずらして得られたデータの平均化処理を行い、かかる
透過光量のデータを主査方向に移動平均して１回差分値
を求め、その１回差分値が一定以上ある領域について差
分を求めて、その２回差分値の符号が変化する位置をエ
ッジ候補として検出する手段があげられる。

【００３３】また本発明の装置における平均ピッチＰａ
の算出手段の具体例としては、上記の手段で得られたエ
ッジ候補位置の間隔をピッチＰｉとして求め、それらを
平均化する手段である。

【００３４】平均ピッチＰａ＝（Ｐｉの和）／（検出エ
ッジ候補数−１） があげられる。

【００３５】さらに本発明におけるエッジ位置の推定手
段の具体例としては、あらかじめ読み取った標準物質の
像において厚側の端部位置を検出し、まず検出したエッ
ジ候補の中で最も厚側端部に近いエッジ候補位置から厚
側端部までの間を平均ピッチＰａをもってエッジ位置を
推定し、さらに検出エッジ候補のなかで最も薄側のエッ
ジ候補位置から、該標準物質に有り得るエッジ数からこ
れまで検出・推定したエッジ数を引いた残りのエッジ数
だけ平均ピッチＰａを用いてエッジ位置推定する手段が
あげられる。

【００３６】また本発明の装置におけるエッジ候補位置
及び推定エッジ位置の各々のエッジ間の領域での所定の
位置についての透過光量を求めて、その値を格段に対応
つける手段の具体例としては、各エッジ位置間の読み取
り画像のうち低濃度側については例えば平均ピッチＰａ
の１／１６程度の領域と、高濃度側については例えば平
均ピッチＰａの３／１６程度の領域を除いた中央部の領
域の透過光量を平均化したものをその段の対応した透過
光量とする手段があげられる。

【００３７】本発明の画像読み取り装置は、例えば特開
平３―２３１６５３号公報に開示されたような骨計測装
置における自動読み取り手段として組み込んで用いるこ
とができる。その場合には標準物質であるアルミ階段の
像の広い範囲にわたって、アルミ階段の厚さとそこでの
透過光量の対応関係が正確に得ることがより確実にな
り、結果的に正確な骨計測がより確実にできるようにな
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明の画像読み取り方法及び装置によ
れば、アルミ階段のＸ線写真撮影時においてＸ線源が放
射状であることによって生じる周辺部での傾斜したＸ線
透過の影響や、アルミ階段の配置の不正確さの影響をな
くして、アルミ階段の格段の中央付近に対応した透過光
量が得やすい利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いられ得るＸ線写真フイルム
の例示。

【図２】本発明の画像読み取り装置における読み取り手
段の例示。

【図３】本発明の画像読み取り方法における主な工程の
内容の模式的例示。

【図４】本発明の画像読み取りにおける格段に対応した
透過光量の求め方の例示。

【図５】本発明の画像読み取り方法における主要工程の
ブロックダイアグラムの例示。

【図６】本発明の画像読み取り方法に適用可能なアルミ
階段最端部の求め方のブロックダイアグラムの例示。

【図７】本発明の画像読み取り方法の実施態様のブロッ
クダイアグラムの例示。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さが階段状に変化している標準物質と
   共に撮影された被検物のＸ線写真フイルムに光を照射し
   て得られる透過光量を用いて該フイルムにおける画像の
   読み取りを行う方法において、該標準物質の画像に関し
   て該標準物質の厚さが変化している主走査方向について
   の透過光量を読み取り、該標準物質の階段のエッジに関
   して所定の条件を満たしたエッジ候補の位置を求め、該
   エッジ候補に位置から各段のエッジ間隔Ｐｉを求めて得
   られた各エッジ間隔Ｐｉの平均値Ｐａを算出し、エッジ
   候補の位置が検出できなかった領域について、該平均値
   Ｐａをピッチとしてエッジ位置を推定し、該エッジ候補
   及び推定したエッジの位置の各エッジ間の領域における
   所定の位置での透過光量を対応した段についての透過光
   量の値として採用することを特徴とした画像読み取り方
   法。
2. 【請求項２】 該標準物質の画像に関する該主走査方向
   についての透過光量の読み取りが、該主走査方向と直角
   をなす副走査方向にずれた複数の主走査ラインに沿って
   透過光量を測定し、得られたデータを副走査方向に平均
   化した値を該主走査方向についての透過光量の読み取り
   データとするものである請求項１の画像読み取り方法。
3. 【請求項３】 所定の条件を満たしたエッジ候補を求め
   る際に、主走査方向についての透過光量の読み取りデー
   タを主走査方向に移動平均して１回差分を取り、該１回
   差分値が所定の範囲にある領域においてさらに２回差分
   を求めその符号が変化した位置を該エッジ候補位置とし
   て認識するものである請求項１の画像読み取り方法。
4. 【請求項４】 厚さが階段状に変化している標準物質と
   共に撮影された被検物のＸ線写真フイルムに照射する光
   を発生するための光発生手段と、該Ｘ線写真フイルムか
   らの透過光量を検知するための検知手段とを有したＸ線
   写真フイルムの画像読み取り装置において、該標準物質
   の画像に関して該標準物質の厚さが変化している主走査
   方向についての透過光量を読み取る手段と、その読み取
   られた透過光量から該標準物質の階段のエッジに関して
   所定の条件を満たしたエッジ候補の位置を求める手段
   と、該エッジ候補の位置から各段のエッジ間隔Ｐｉを求
   めその平均値Ｐａを算出する手段と、エッジ候補の位置
   が検出できなかった領域について該平均値Ｐａをピッチ
   としてエッジ位置を推定する手段と、該エッジ候補位置
   及び推定したエッジ位置の各エッジ間の領域における所
   定の位置での透過光量を対応した各段についての透過光
   量の値として求める手段を有したことを特徴とする画像
   読み取り装置。